火车轮结构基础知识

车轮结构完全由车轮直径，轮辋，轮毂尺寸，毂辋距，辐板形状，轮缘踏面 外

形所决定。每个尺寸或每部位形状都有其特殊意义。

一、 直径

车轮直径对其本身及整个车辆都有较大影响。一方面车轮直径越大， 车辆

重心越高，车辆的动力性能越差。另一方面，增大车轮直径，可以降 低轮轨的

接触应力，降低车轮磨耗速度，增加车轮的热容量，提高踏面制 动热负荷的承

受能力。因此车轮直径大小应根据车辆情况综合确定。但总 的来说，车辆轴重

越大，车轮直径应越大，以提高车轮的热容量和增加轮 轨的接触面积，减少踏

面损伤和磨耗。另外，车轮直径的取值还应注意规 格的标准化系列问题，以利

于车轮制造和检修。目前我过货车车轮直径大 多为840mm特殊货车车轮直径

为 915。

二、 轮辋

轮辋宽度尺寸主要取决于轮轨的搭载量。 当轮对运行在曲线上时，外侧车轮

轮缘靠近钢轨，内侧轮缘远离钢轨。只有内侧车轮踏面在钢轨上的搭载量足够， 才

能保证轮对不脱轨。

《铁路技术管理规程》规定，当曲线半径在300m以下时，轨距应加宽15mm

因此，最大轨距为1435+15+6=1456m（其中：名义轨距 L为1435mm最大公差 为

6mrh。轮对最小内侧距为1354mm轮缘最小厚度为23mm车轮踏面外侧倒角 5mm

钢轨头部圆弧半径为R13mm钢轨内侧磨耗2mm轨枕弯曲、道钉松动等引 起轨距扩

大8mm重车时车轴微弯引起轮对内侧距离减小 2mm轮轨安全搭载量 按7mm考

虑，根据上述数据算得轮辋最小宽度为 120mm考虑到车辆过驼峰时实 施的制动，

车轮外侧面磨损5mm则轮辋最小宽度应为125mm 目前我国铁路货 车车轮轮辋宽度

为135~140mm

轮辋厚度通常指新轮辋厚度。我国铁路对正常服役的车轮的判废依据是轮辋 剩

余厚度，当轮辋剩余厚度小于等于 23mm时车轮报废。新轮辋厚度与轮辋限度 之差

为轮辋的有效磨耗厚度。轮辋越厚有效磨耗厚度就越大。但车轮自重也大。 有效磨

耗厚度越厚，车轮使用寿命越长，新旧车轮直径差就越大。

车辆检修时，为了满足车辆之间悬挂的要求，经常需要在心盘、旁承等位置 增加调

平板。如果新旧车轮直径差过大，所增加的垫板相应加厚。这样心盘螺栓

就容易折断，同时也增加了检修的工作量

轮辋质量占车轮质量较大的比例，即轮辋的质量在很大程度上决定了车轮的 质

量。特别是铸钢车轮，由于浇铸工艺原因，轮辋质量越大，就要求辐板越厚， 车轮

质量将更大。车轮为簧下质量，其质量的增加对轮轨垂向动作用力有较大影 响。

为了提高轮辋硬度以提高其使用寿命， 成产中车轮踏面进行淬火处理。由于

淬火工艺特性，淬硬深度受到限制。 轮辋越厚，内部硬度越低，耐磨性能越来

越差。虽然车轮使用寿命随着轮辋厚度的增加而延长，但延长的比例越来越小。

从车轮的使用寿命的角度来考虑轮辋应越厚越好。 但从车轮重量和新旧车轮

直径差的角度轮辋厚度应越小越好。 轮辋厚度尺寸大小各有利弊，应根据车辆具 体

使用条件及上述各种影响因素综合确定。

目前国内货车车轮轮辋厚度有 50mn和65mn两种。

三、 轮毂

车轮和车轴靠过盈配合组装在一起，轮毂的主要作用是将车轮牢牢地 固定

到车轴上，其尺寸主要由轮轴配合所需要的紧固力所决定。我国车辆 车轮轮毂

长度名义尺寸均为178mm轮毂厚度随轴重的不同而变化。在轮毂 长度尺寸和

轮轴间配合过盈量一定的情况下，轮毂厚度越厚，车轮质量越 大，轮轴之间的

紧固力也越大。合理的轮毂厚度应该是：在满足轮轴紧固 力要求的前提下厚度

尽可能地小，以减轻车轮质量。

四、 毂辋距

毂辋距指轮辋内侧面与轮毂内侧面间的轴向距离，该值与大蜥蜴 轮对内侧距、 车

轴两轮座之间的距离有关，因此在选取毂辋距时不能仅从车轮的角度考 虑，应

根据轮对内侧距与车轴协调考虑。目前国内货车车轮该值为 68mm

五、 辐板形状

辐板的强度直接关系到行车的安全，因此车轮辐板应有足够的强度。辐 板

形状对车轮的结构强度和刚度有较大的影响。 较小的径向刚度可使车轮具

有较大的弹性，可以改善制动热负荷作用下车轮的应力状态和降低轮轨动力 作

用力，因此辐板的径向刚度应适量地小。辐板的轴向刚度应尽量的大，否 则车

轮将产生较大的轴向变形。轴向变形过大会改变轮轨正常接触位置和轮 缘角

度，影响车辆运行性能，增加爬轨的可能性。一个好的辐板形状，可以 在不增

加自重的条件下大幅度地提高车轮的结构刚度，改善车轮的书法的英语 刚度，因 此辐板是

车轮结构设计和优化的重点部位。

国内外普遍采用的辐板形状有：直辐板、 S辐板、波浪形辐板、盆型辐

板。

直辐板与其他各形状辐板相比，优点是质量小，缺点是径向刚度过大， 轴

向刚度较小。不是一个好的辐板形状。但尽管如此，在轮盘制动的情况下 必须

米用直辐板，以便安装制动盘。

S型和盆型辐板可使得车轮具有合理的刚度和较低的热应力。将辐板设 计成

S形或盆形的主要目的是为了降低热应力。 踏面制动一般采用这两种辐 板形

状。但由于S形辐板不利于钢水的流动，因此不适合铸钢车轮，铸钢车 轮大多

采用盆形辐板。

波浪形辐板与S形辐板在结构上的区别主要是辐板的偏心量 (靠近轮辋 处

辐板的中心线与靠近轮毂处的辐板中心线之间的轴向距离)不同，造成这 种差别

的原因主麦城在哪里 要是车轮的毂辋距不同。波浪形辐板车轮径向刚度较小，与 S形相比波

浪形辐板车轮轴向刚度和应力较大。

辐板形状即可用优选法设计也可用优化法设计，不管用什么方法，良好月经期间吃什么食物最好 的

辐板性能是唯一的目标。另外在车轮辐板设计时，要校核辐板是否与车辆 下部

界限发生干涉。

六、轮缘踏面外形

轮缘踏面外形设计时应考虑与轨头外形的配合，理想的轮轨型面配 合

状态能有效地降低接触应力和磨耗，有助于改善列车通过曲线性能， 有效地

提高列车失稳的临界速度。同时设计的新踏面应尽量与磨耗后的 形状接近，

以降低修正踏面时金属切削量。轮缘踏面外形的设计原则是：

(1 )如果轮缘踏面与钢轨发生两点接触，那么必然要有一个点发生 滑

动，滑动的点将发生严重磨耗，因此应尽量避免轮缘踏面与钢轨发生 两点接

触。此外，轮对处于任何位置时，轮轨接触点处的车轮和钢轨横 向界面曲率

半径差不要过大，以增大轮轨之间的接触面，减小接触应力， 从而降低轮轨

磨耗量和轮轨疲劳损坏。

(2) 保证轮对在直线轨道上运行时有较高的临界速度， 这就要求轮 对

在横移量不大时，车轮踏面接触点处的等效斜率小，即左右轮接触点

处的半痛风病症状 径差小，这样轮对在直线上运行时不易发生蛇行运动。

（3） 曲线通过性能好，即轮对在曲线上运行时，轮对和轨道之间应

保持较小的冲角，这就要求轮对在横移量较大时车轮踏面接触点处的等 效斜

率要大，即左右接触点的处的半径差要大，这样有利于轮对位置复

原，从而可以减轻轮缘磨耗、轨道侧磨和轮对对曲线的冲击。

（4） 在运用中，由于磨耗、剥离、擦伤等原因，轮缘踏面需要经常

旋修，如果磨耗后的形状与轮缘踏面初始差别较大，那么旋修时旋掉的 金属

量就多，这样会降低车轮的使用寿命，因此在进行轮缘踏面设计时， 既要考

虑上述各种性能因素也要考虑经济因素。

轮缘需有一定高度，过低易发生脱轨；若轮缘设计的过高，当踏面磨耗深度 较

大时轮缘顶部可能触碰钢轨鱼尾板螺栓和鱼尾板肩部。轮缘高度一般在 26~30mn之

间。考虑通过道岔安全，车轮轮径越小，轮缘应越高。轮缘有防止车 轮脱线的功

能，为防止低速车轮爬轨和高速车轮跳轨， 轮缘外侧面与水平面之间 有足够的轮缘

角，一般在 70左右，过小容易爬轨，不能保证安全；过大使修 复外形时切削量增

加，且当轮对有冲角时轮缘顶部易与钢轨发江的诗句 生接触。

轮缘踏面形状主要取决于线路情况和列车运行速度， 而与车轮本身的结构无

关。当运行的路线和列车的速度没有较大变化时， 即使车轮结构发生了变化，其 踏

面形状也无需不再的英文 改变。通常情况下踏面采用标准形状。车轮设计计算标准中一般 不包

括轮缘踏面外形设计计算。

目前国内货车只有一种轮缘踏面形式，即 LM型，见图